JPH0569178A - 突合わせ溶接機の後加熱装置及び誘導加熱コイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ストリップ溶接部の熱処理品質を向上させ
る。 【構成】 ストリップ２の各切断端面の突き合わせ溶接
後にこの溶接部３を指向して後加熱（焼鈍）を行うコア
部１ｂ及びコイル部１ａを備えた誘導加熱コイル装置に
おいて、コア部１ｂと溶接部３近傍のストリップ２との
間隙に耐熱絶縁性スペーサ１ｃを配し、熱応力により生
じるストリップ２の変形をこの耐熱絶縁性スペーサ１ｃ
で抑えるようにした。 【効果】 上記間隙が常にほぼ一定に保たれるので、溶
接部３の温度ムラを防止することができ、焼鈍が適切に
行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄板鋼板（ストリッ
プ）の突合わせ溶接機に係り、特に、溶接部の後加熱
（焼鈍）を行うための後加熱装置及び誘導加熱コイル装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、対をなす被溶接部材の各切断端面
を突き合わせ、レーザービーム溶接等によりこれら部材
の板継ぎを行う場合は、溶接部のマルテンサイト変態に
よる後工程での板割れを防止するため、溶接機に別途誘
導加熱コイル装置を設け、溶接完了後にその溶接部の焼
鈍を行っている。

【０００３】図５は従来の突合わせ溶接機の主要部構成
図であり、１０は誘導加熱コイル装置、１０ａはコイル
部、１０ｂはコア部、１１，１２は被溶接部材たる第
一，第二ストリップ、１３はこれらストリップ１１，１
２の突合わせ部分（溶接部）、１４ａ及び１４ｂは第一
ストリップ１１を上下からクランプする上クランプ及び
下クランプ、１５ａ及び１５ｂは第二ストリップ１２を
上下からクランプする上クランプ及び下クランプ、１６
は第一ストリップ１１の裏当てを行う第一の裏当て部、
１７は第二ストリップを裏当てする第二の裏当て部を表
す。

【０００４】この溶接機で板継ぎを行うときは、各スト
リップ１１、１２を一対の上下クランプ１４ａ，１４
ｂ、１５ａ，１５ｂでクランプするとともに、その切断
端面を突き合わせ、この突き合わせ部分（溶接部）１３
に図示を省略したビーム加工トーチからレーザービーム
を照射して溶接を行う。その後、図５に示すように、溶
接部１３を誘導加熱コイル装置１０で加熱し、焼鈍を行
う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、焼鈍のよう
な熱処理を行う場合は熱応力によるストリップ１１，１
２の変形が問題となる。

【０００６】即ち、図６（ａ）に示すように、第一の裏
当て部１６と第二の裏当て部１７との間隔が誘導加熱コ
イル装置１０の幅Ｗの影響でセンター位置から離れる
と、板継ぎされたストリップの一部が熱応力により図６
の破線で示す形状に変形し、誘導加熱コイル装置１０と
の間隙が狭くなる。この間隙が狭くなった部分では誘導
電流による発熱量が多くなるため、溶接部１３の温度分
布が不均一となり、ストリップ幅方向の側面図である図
６（ｂ）に示すように、波状のしわが発生する。その結
果、上クランプ１４ａ，１５ａと各裏当て部１６，１７
あるいは下クランプ１４ｂ，１５ｂとの間でストリップ
が局部的に押し付けられながら接触するようになり（図
中○で示した部分）、この接触部分を介してストリップ
からクランプ１４ａ等に熱が伝導して波の振幅をますま
す大きくしていく。

【０００７】この問題は、第一及び第二ストリップ１
１，１２が薄くなるにつれて顕著になり、また、クラン
プ１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂや各裏当て部１６，
１７がレーザーウェルダの板押え用としても用いられて
いる場合は、伝導した熱による変形を生じるので、重大
である。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、焼鈍時のストリップ変形を防止し、溶接部の熱
処理品質を向上させることのできる突合わせ溶接機の後
加熱装置及び誘導加熱コイル装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、対をなす被
溶接部材の各切断端面の突き合わせ溶接後にこの溶接部
を指向して後加熱を行う誘導加熱コイル装置と、前記被
溶接部材の一方をクランプする第一の上下クランプと、
前記被溶接部材の他方をクランプする第二の上下クラン
プとを少なくとも備えて突合わせ溶接機の後加熱装置を
構成し、誘導加熱コイル装置で溶接部の後加熱を行うと
きは、前記被溶接部材から第一の上下クランプと第二の
上下クランプとを交互且つ周期的に開放するようにし
た。

【００１０】本発明では、また、対をなす被溶接部材の
各切断端面の突き合わせ溶接後にこの溶接部を指向して
後加熱を行う加熱部を備えた誘導加熱コイル装置におい
て、前記加熱部と溶接部近傍の被溶接部材との間隙に耐
熱絶縁性スペーサを配し、熱応力により生じる前記被溶
接部材の変形をこの耐熱絶縁性スペーサで抑えるように
した。

【００１１】なお、前記耐熱絶縁性スペーサの前記被溶
接部材と対向する面部には、複数の溝を形成している。

【００１２】

【作用】突合わせ溶接機の後加熱装置で第一及び第二の
上下クランプを共にクランプした状態では、これら上下
クランプにより熱が遮られるため、被溶接部材に島状の
温度上昇点が生じる。ここで一方の上下クランプを開放
すると、この島状の温度上昇点の一方がつながり始め、
次に他方の上下クランプを開放すると温度上昇点の他方
もつながり始める。したがって、上下クランプを交互且
つ周期的に開放とクランプとを繰り返すことで部分的に
生じる低温部は伝熱により徐々に昇温し、被溶接部材が
均熱される。

【００１３】また、誘導加熱コイル装置の加熱部と溶接
部近傍の被溶接部材との間隙に配された耐熱絶縁性スペ
ーサが、加熱時に生じる被溶接部材の応力を抑えるの
で、被溶接部材の変形が抑制される。なお、このスペー
サの面部に形成された複数の溝を介して被溶接部材に熱
が伝わるとともに、被溶接部材からスペーサへの熱伝導
が軽減されるので、スペーサによる被溶接部材の温度低
下が防止される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１５】（第一実施例）本発明の第一実施例は、図
５に示した従来の突合わせ溶接機における誘導加熱コイ
ル装置１０の構造を改良したものである。

【００１６】図１は本実施例の誘導加熱コイル装置を含
む突合わせ溶接機の主要部構成図であり、１は誘導加熱
コイル装置、１ａはコイル部、１ｂはコア部、１ｃはス
ペーサ、２は板継ぎされたストリップ、３はその溶接部
を示す。

【００１７】また、１４ａ及び１５ａは一対の上クラン
プ、１６，１７は第一及び第二の裏当て部であり、これ
らは従来と同一のものである。

【００１８】スペーサ１ｃはストリップ３の板幅方向に
延びるセラミック等の耐熱絶縁性部材からなる棒体で、
その一方の側端部をコイル部１ａと接触しながらコア部
１ｂと一体にモールドし、他方の側端部の表面部をスト
リップ２と対向させるとともに、その表面部と第一及び
第二の裏当て部１６，１７の裏当て面とが同一平面に含
まれるように構成する。また、この表面部に溶接部３に
沿って保護溝１ｄを形成し、溶接部３との接触を防止し
ている。更に、ストリップ３の板厚が薄い場合は、この
表面部に複数の溝１ｅを形成し、ストリップ３との接触
可能面積を小さくしている。

【００１９】この誘導加熱コイル装置１で溶接部３の焼
鈍を行う場合は、スペーサ１ｃの表面部がストリップ２
に軽く触れる程度の押さえ付け状態とし、コイル部１ａ
でコア部１ｂを発熱させる。これによりストリップ２及
び溶接部３が加熱され、熱応力により変形しようとする
が、スペーサ１ｃによりその変形が抑えられるので、誘
導加熱コイル装置１とストリップ２との間隙がほぼ一定
の状態を保つようになる。したがって、ストリップ幅方
向の温度分布も均一となり、図６（ｂ）に示したような
波状のしわの発生が大幅に抑制されるとともに、その振
幅の増大が防止される。これにより、溶接部３の熱処理
品質が従来に比べて格段に向上する。

【００２０】なお、スペーサ１ｃ自体がコイル部１ａに
より加熱されるとともに、その表面部に形成された複数
の溝１ｅにより加熱時のストリップ２との接触面積が小
さくなるので、スペーサ１ｃによるストリップ２の温度
低下が軽減され、熱効率が良くなる。

【００２１】（第二実施例）本発明の第二実施例は、第
一実施例の誘導加熱コイル装置１の構成を一部代えたも
のである。以下、異なる構成部分についてのみ説明す
る。

【００２２】図２は本実施例の誘導加熱コイル装置を含
む突合わせ溶接機の主要部構成図であり、４は誘導加熱
コイル装置、４ａはコイル部、４ｂはコア部、４ｃ，４
ｄはスペーサを表す。

【００２３】本実施例では、コア部４ｂとストリップ２
との間隙に板状の一対の耐熱絶縁性スペーサ４ｃ，４ｄ
を配し、これらの一方の端部を各々コイル部４ａと接触
しながらコア部４ｂと一体にモールドし、各他方の端部
の表面部をストリップ２を介して各々一対の上クランプ
１４ａ，１５ａと対向させるとともに、その表面部と第
一及び第二の裏当て部１６，１７の裏当て面とが同一平
面に含まれるように構成している。そして、加熱時には
これらスペーサ４ｃ，４ｄの表面部と各上クランプ１４
ａ，１５ａとでストリップ２を強固に押さえ付けるよう
にした。

【００２４】このような構成の誘導加熱コイル装置４
は、加熱時の熱応力の大きな厚板のストリップ２の後加
熱により適し、第一実施例と同様、加熱時におけるスト
リップ２の変形がスペーサ４ｃ，４ｄにより抑えられ、
上記間隙がほぼ一定に保たれるとともに、スペーサ４
ｃ，４ｄとストリップ２との接触面積が小さいので、低
温部が速やかに伝熱により昇温され、ストリップ２の均
熱が図られる。これにより、溶接部３の熱処理品質を向
上させることができる。

【００２５】（第三実施例）図３は本発明の第三実施例
に係る突合わせ溶接機の後加熱装置の主要部説明図であ
り、対をなすストリップ５ａ，５ｂの板継ぎ後に溶接部
５ｃを指向して後加熱を行う誘導加熱コイル装置６と、
ストリップの一方５ａをクランプする第一の上下クラン
プ７ａ，７ｂと、ストリップの他方５ｂをクランプする
第二の上下クランプ８ａ，８ｂとを少なくとも備えて構
成している。

【００２６】この後加熱装置で溶接部５ｃの後加熱を行
うときは、図示を省略した制御装置で、第一の上下クラ
ンプ７ａ，７ｂと第二の上下クランプ８ａ，８ｂとを交
互且つ周期的に各ストリップ５ａ，５ｂから開放する。

【００２７】例えば、図３に矢示したように、当初、第
二の上下クランプ８ａ，８ｂを開放し、第一の上下クラ
ンプ７ａ，７ｂのみでストリップの一方５ａを１０秒間
クランプした後、第一の上下クランプ７ａ，７ｂを開放
するとともに第二の上下クランプ８ａ，８ｂでストリッ
プの他方５ｂを１０秒間クランプする。これを繰り返す
と、開放された側のストリップの温度が上昇し易くな
り、溶接部５ｃを含むストリップの温度が速やかに均熱
される。

【００２８】図４（ａ）〜（ｄ）は本実施例による板継
ぎ後のストリップの温度状態推移図で、７ａｓは第一の
上クランプ７ａの先端位置、７ｂｓは第一の下クランプ
７ｂの先端位置、５ｃｓは溶接部５ｃ位置、８ａｓは第
二の上クランプ８ａの先端位置、８ｂｓは第二の下クラ
ンプ８ｂの先端位置を表す。

【００２９】図４（ａ）に示すように、第一及び第二の
上下クランプ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂをいずれもクラン
プした状態で加熱を始めたときは溶接部５ｃを中心に島
状の高温部が形成されるが、ここで例えば第二の上下ク
ランプ８ａ，８ｂを開放すると、（ｂ）に示すように、
この高温部の一方がつながり始める。更に、第一の上下
クランプ７ａ，７ｂを開放すると、（ｃ）に示すよう
に、高温部の他方もつながる。但し、この時点ではまだ
低温部が点在するが、各上下クランプ７ａ，７ｂ，８
ａ，８ｂの開放とクランプとを交互に繰り返すことで矢
示方向に熱伝導が行われ、低温部が徐々に昇温する。こ
れにより、（ｄ）に示すように、溶接部５ｃ近傍の温度
が徐々に均一化される。

【００３０】したがって、図６（ｂ）に示したような波
状のしわの発生が大幅に抑制されるとともに、その振幅
の増大が防止される。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の突合わ
せ溶接機の後加熱装置では、溶接部の後加熱（焼鈍）を
行うときは、対をなす被溶接部材の各々をクランプする
第一の上下クランプと第二の上下クランプとを交互且つ
周期的に開放するようにしたので、被溶接部材から各上
下クランプへの熱伝導が抑制されるので熱効率が上昇す
るとともに、溶接部を含む被溶接部材の温度分布が速や
かに均一化され、溶接部の熱処理品質が従来のものに比
べて格段に向上する効果がある。これにより、搬送中あ
るいは後工程における板割れを防止することができる。

【００３２】また、本発明の誘導加熱コイル装置では、
加熱部と溶接部近傍の被溶接部材との間隙に耐熱絶縁性
スペーサを配し、後加熱時に被溶接部材に生じる応力を
この耐熱絶縁性スペーサで抑えるようにしたので、上記
間隙がほぼ一定の状態を保つようになり、被溶接部材に
発生する波状のしわが大幅に抑制されるとともに、その
振幅の増大が防止され、溶接部の熱処理品質が従来のも
のに比べて格段に向上する効果がある。これにより、搬
送中あるいは後工程における板割れを防止することがで
きる。

【００３３】なお、上記誘電加熱コイル装置の耐熱絶縁
性スペーサの被溶接部材と対向する面部に複数の溝を形
成したので、加熱時の被溶接部材との接触面積が小さく
なり、熱効率の上昇が図れる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の誘導加熱コイル装置を含
む突合わせ溶接機の主要部構成図である。

【図２】本発明の第二実施例の誘導加熱コイル装置を含
む突合わせ溶接機の主要部構成図である。

【図３】本発明の第三実施例に係る突合わせ溶接機の後
加熱装置の主要部説明図である。

【図４】本発明の第三実施例による板継ぎ後のストリッ
プの温度状態推移図である。

【図５】従来の突合わせ溶接機の主要部構成図である。

【図６】従来の突合わせ溶接機による問題点説明図であ
り、（ａ）は主要部正面図、（ｂ）はその側面部拡大図
である。

【符号の説明】

１，４，６，１０…誘導加熱コイル装置、１ｃ，４ｃ…
耐熱絶縁性スペーサ、２，１１，１２，５ａ，５ｂ…ス
トリップ（被溶接部材）、３，１３，５ｃ…溶接部、７
ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ…上下クランプ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対をなす被溶接部材の各切断端面の突き
   合わせ溶接後にこの溶接部を指向して後加熱を行うため
   の誘導加熱コイル装置と、前記被溶接部材の一方をクラ
   ンプする第一の上下クランプと、前記被溶接部材の他方
   をクランプする第二の上下クランプとを少なくとも備
   え、誘導加熱コイル装置で溶接部の後加熱を行うとき
   は、第一の上下クランプと第二の上下クランプとを交互
   且つ周期的に開放するようにしたことを特徴とする突合
   わせ溶接機の後加熱装置。
2. 【請求項２】 対をなす被溶接部材の各切断端面の突き
   合わせ溶接後にこの溶接部を指向して後加熱を行う加熱
   部を備えた誘導加熱コイル装置において、前記加熱部と
   溶接部近傍の被溶接部材との間隙に耐熱絶縁性スペーサ
   を配し、熱応力により生じる前記被溶接部材の変形をこ
   の耐熱絶縁性スペーサで抑えるようにしたことを特徴と
   する誘導加熱コイル装置。
3. 【請求項３】 前記耐熱絶縁性スペーサの前記被溶接部
   材と対向する面部に複数の溝を形成したことを特徴とす
   る請求項２記載の誘導加熱コイル装置。